增材制造在航空航天和国防工业中的 5 大用途

增材制造可用于无数行业和应用，从制造小规模原型到生产精制火箭发动机。如果您仍然对将增材制造技术融入您的制造业务持观望态度，不妨考虑一下它在航空航天和国防工业中的诸多优势和开创性应用。

快速链接：

• 什么是增材制造？
• 增材制造的好处
• 航空航天用于增材制造
• 3D 打印的军事和国防用途
• 有兴趣了解有关增材制造优势的更多信息吗？

什么是增材制造？

增材制造，也称为 3D 打印，是从数字 3D 或 CAD 模型创建 3D 对象的过程。顾名思义，增材制造的工作原理是通过逐层添加材料来构建对象。这些材料可以包括金属粉末、塑料或陶瓷。增材制造可以增强，在某些情况下，可以完全取代传统的制造物体的方法，如机加工、切割、车削、成型、铣削和其他“减法”制造过程。

在增材制造过程中，使用 CAD（计算机辅助设计）软件或通过对将要打印的对象进行扫描来设计对象。该软件可以将扫描结果转化为精确的框架，让 3D 打印机逐层跟踪。

增材制造的好处

利用增材制造有许多固有的优势，包括：

降低开发成本

由于其初始成本，先进制造技术具有价格昂贵的刻板印象；然而，长期降低的开发成本会产生节省资金的好处。 3D 打印的主要优势之一是降低了劳动力成本。除了后处理，大多数打印机都是自给自足的，几乎不需要操作员的帮助。因此，与需要高技能操作员的传统制造工艺相比，与增材制造工艺相关的劳动力成本基本上不存在。

此外，与传统制造相比，小批量增材制造在成本上具有竞争力。 3D 打印原型通常比使用其他制造方法（例如注塑成型（考虑模具交货时间和成本）、铣削和机加工）生产原型要便宜得多。

减少产品浪费

通过在计算机程序中设计草稿，然后将其打印出来，可以大大缩短创建和制作新设计的时间，减少浪费；这种数字到数字的过程消除了传统原型制作的额外中间步骤，这些步骤可能会导致材料浪费。根据所使用的材料，这种减少还可以显着降低成本，例如如果需要的材料是钛。

此外，3D 打印还加快了周转时间——凭借创建快速迭代的能力，3D 打印可以识别在传统制造中可能需要数周甚至数月才能发现的工程和设计问题。由于增材制造能够创建复杂的设计，而这些设计通常制造起来太困难或太昂贵，因此工艺开发可以比传统制造工艺更快地完成。这意味着可以以其他方式利用更多的时间和金钱。总体而言，增材制造提供了更有效和高效的设计过程，减少了浪费和支出。

真正高级的原型设计

通过增材制造，您可以在数小时内（而不是数周）在 3D 打印机上设计和生产原型！您现在可以为实用和使用而制造，而不是为制造而设计。此外，可以生产零件以满足复杂的客户规格；这是原型设计的游戏规则改变者。

增材制造意味着您现在可以快速生产新产品的模型并生产零件以满足特定的市场利基，这可能会导致生产高利润率的产品。随着增材制造从头到尾的整合，总体制造流程变得更加精简。

航空航天用于增材制造

考虑到增材制造的好处，将这种技术应用于航空航天工业是有道理的。此类趋势包括：

建造火箭机构

Relativity Space 是一家总部位于加利福尼亚州洛杉矶的美国航空航天制造公司，专注于为商业轨道发射服务开发制造技术、运载火箭和火箭发动机。他们的星际之门制造工厂拥有世界上最大的金属 3D 打印机，并使用定向能量沉积和专利合金来制造火箭的主体。

3D 打印使他们能够快速设计集成组件，与传统运载火箭相比，零件数量减少了 100 倍。这也减轻了重量并提高了可靠性，这两者对于发射到太空的经济性都非常重要。

建造火箭发动机

Rocket Lab 是一家美国公共航空航天制造商和小型卫星发射服务提供商。他们的卢瑟福火箭发动机于 2016 年底首次进行了测试，从那时起，已经生产了 200 多种改变游戏规则的模型。

这种特殊发动机的燃烧室、喷油器、泵和主推进剂阀都是使用电子束熔化 3D 打印的。由此产生的发动机简单、可靠且轻便——仅重 35 公斤或 77 磅——使其成为低成本太空发射的理想选择。在地球大气层之外，他们新的居里和超居里推进器是使用相同的原理建造的。

推进宇航员制服

增材制造不仅仅用于物理火箭；这项技术也可用于生产先进、精致的宇航员制服。当 SpaceX 将人类送入太空时，他们的机组人员的制服部分是用增材制造制成的。

尽管该公司对许多底层技术的细节保密，但一位发言人指出，“头盔是使用 3D 打印技术定制制造的，包括集成阀门、遮阳板缩回和锁定机构以及头盔结构内的麦克风。”

3D 打印的军事和国防用途

国防工业也在增材制造方面取得进展，包括：

无缝船体项目

4 月，美国陆军签署了其“无接头船体项目”的合同，该项目的雄心勃勃的目标是开发一种大型 3D 金属打印机，可以在一个巨大的部分中创建军用卡车的外观。任务是开发一种大型工具，能够生产接近净尺寸为 30' x 20' x 12' 的单一、无缝战车船体。

扫雷任务

美国海军陆战队成功地利用增材制造技术通过 3D 打印用于引爆 M58 扫雷线装药 (MICLIC) 的火箭发动机的顶盖来协助其扫雷任务。

MICLIC 是一种火箭投射式爆炸线装药，可清除穿过雷区和战场上其他障碍物的路径。利用增材制造生产头帽使海军陆战队克服了传统制造技术成本高且耗时长的缺点，并提供了一种更有效的零件生产方法。在亚利桑那州尤马试验场进行测试之前，头帽是用不锈钢 3D 打印的。在测试活动中，3D 打印的顶盖安装在火箭发动机上，用于成功引爆扫雷线装药。

有兴趣了解有关增材制造优势的更多信息吗？

增材制造改变了各种规模的制造商的游戏规则。它可以让他们更快、更便宜地生产产品，同时减少生产浪费和提高精度。从更大的角度来看，增材制造也在改变着美国人的日常生活，从医学突破到更安全的交通和道路。

立即开始使用增材制造发展您的业务 - 如果您不知道从哪里开始，请立即联系我们的专家！ CMTC 在这里帮助指导中小型制造商找到能够影响其业务以实现可持续和有影响力的增长的解决方案。